华北电力大学学报(自然科学版)


  • 基于矩阵算法和BP神经网络的智能站二次系统故障定位方法

    戴志辉;耿宏贤;韩健硕;李金铄;方伟;

    针对智能变电站二次系统故障分析及定位面临数据规模庞大、故障机理复杂等问题,提出一种矩阵算法和BP神经网络相结合的二次系统故障定位方法。首先,从信息物理系统视角出发,对智能变电站二次系统的交互逻辑进行梳理抽象,以逻辑节点为最小单元建立二次系统连通状态矩阵和逻辑节点描述模型。然后,在获取二次系统拓扑关联和交互信息后,建立二次系统状态解析式,利用矩阵算法快速确定可疑故障范围。在此基础上,将基于矩阵算法得到的故障定位结果进行编码作为BP神经网络的输入数据,利用BP神经网络优良的拟合能力提高故障定位精度。最后以具体故障事件为例,阐述了所提方法的故障定位过程。算例结果表明,较之结合诸如循环神经网络和卷积神经网络等方案,所提方法具有更高的故障定位准确率。

    2022年06期 v.49;No.220 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1092K]
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  • 直流馈入的高比例新能源受端电网静态电压稳定分析

    赵伟;黄子洋;潘艳;徐鹏;李付强;李庚银;

    新能源高比例并网与网内交直流混联运行逐渐成为现代电力系统发展的关键特征和重要趋势,大容量非线性电力电子元件的不断投入使得系统表现出更复杂的稳定特性。为此,分析了直流馈入的高比例新能源受端电网静态电压稳定机理。首先对直流逆变站、新能源和负荷进行等效,建立直流馈入的高比例新能源受端电网简化模型,并通过节点消去对网络方程进行化简;然后基于判定静态电压稳定性的L指标推导新能源极限渗透率,作为受端电网静态电压稳定的临界判据,最后理论分析直流馈入、网络拓扑对新能源极限渗透率的影响。PSCAD仿真结果表明,直流馈入后新能源极限渗透率减小;同时,新能源极限渗透率与新能源、负荷之间电气距离呈负相关,与直流、负荷之间电气距离呈正相关。

    2022年06期 v.49;No.220 11-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1359K]
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  • 基于CRITIC权重法和多级模糊综合评判的燃烧状态诊断

    邓拓宇;田伯尧;

    锅炉燃烧状态是电厂各项状态评估的重要组成部分,对其进行诊断具有重要的现实意义。通过对现场历史运行数据进行相关性分析,搜寻了与锅炉燃烧状态相关性强的状态参数,如火检强度、炉膛压力、总风量等,并从中提取特征量。利用状态参数和各自的特征信息建立了基于状态参数的多级模糊综合评判模型以诊断燃烧状态,在模型建立的过程中,为了减少主观因素对评判结果的影响,使评判结果更加客观有效,引入CRITIC法计算权重。以某660MW燃煤机组为例,进行了基于状态参数的锅炉燃烧状态模糊综合评判的研究。结果表明:该方法能够对锅炉燃烧状态进行客观有效的判别。

    2022年06期 v.49;No.220 20-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1133K]
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  • 综合能源供给型热电联产机组建模及特性分析

    吴佳璐;刘鑫屏;

    我国城市周边普遍建设兼具发电、供热、工业供汽等功能的综合能源供给型热电联产机组,对象惯性迟延、非线性、多变量耦合等特性更加复杂。建立对象动态模型是分析其控制特性并实施优化控制的基础。以通用亚临界机组动态模型为基础,针对其热力系统结构的差异,采用机理建模的方法建立汽轮机供热抽汽、工业抽汽部分的物质-能量平衡方程,得到能够反映机组发电-供热-供汽负荷耦合特性的五入五出简化非线性动态模型。并针对一典型300 MW热电汽多联产机组,代入设计及运行数据得到了一个模型的实例,通过仿真实验和实际运行数据对比定性定量地验证了模型的准确性。

    2022年06期 v.49;No.220 28-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K]
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  • 350 MW超临界机组可调式蒸汽喷射器工业供热系统热电联产性能分析

    孙博昭;王春波;李松;米大斌;郭江龙;米翠丽;

    为解决“以热定电”传统运行模式下燃煤热电联产机组在中、低负荷运行时,工业供热量不足、蒸汽参数不达标等问题,将可调式蒸汽喷射器与350 MW热电联产机组热力系统相耦合,构建新工业供热系统。利用电站设计软件EBSILON,对机组热力系统进行建模计算,其结果经现场运行数据验证其可靠性后,将新旧两种工业供热系统加入模型,对比分析了不同中、低负荷工况下两种系统的对外工业供热能力和机组热经济性差异。结果表明:新系统可以保证机组负荷在30%THA至80%THA波动时保质保量对外工业供热;机组每年非采暖季使用新系统预计可减少发电煤耗0.83万吨,CO_2和SO_2分别等量减排2.18万吨和11.5吨;预期投资回收期远低于设计寿命,项目可行性较高。

    2022年06期 v.49;No.220 36-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K]
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  • 太阳能互补联合循环系统典型日变工况特性研究

    张祖贤;段立强;王振;任玉杰;

    太阳能互补联合循环(ISCC)具有清洁高效等优势,对其运行特性开展深入研究对于推动能源结构调整和增加太阳能发电比例具有重要意义。基于四个典型日的气象数据,通过对ISCC系统变工况的建模,分析了ISCC系统在四个典型日不同负荷下的热力特性,结果表明:ISCC系统顶循环任一工况的性能与环境温度相关:环境温度升高,顶循环功率、效率下降;底循环任一工况的性能与太阳辐照强度相关:太阳能辐照越强,底循环主蒸汽参数越高,排烟温度越低;光电效率方面夏至日最高,冬至日最低,且随着环境温度的降低或DNI的升高而升高;对于整个ISCC系统而言,效率与DNI大小正相关,夏至日系统整体运行效率最优,而冬至日系统整体发电功率最大。

    2022年06期 v.49;No.220 45-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 3477K]
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  • 基于Copula联合AT-GRU网络的火电机组实发功率辨识

    于春浩;李新利;李军;高嵩;杨国田;王雪瑶;

    辨识火电机组的实发功率与机组参数的动态非线性关系便于机组的深度调峰分析以及先进控制算法应用。针对辨识参数相关性重要程度考虑不足和辨识方法泛化能力差的问题,提出了一种基于Copula函数联合含注意力机制的门控循环神经网络的辨识算法。该算法采用Copula函数对影响机组实发功率的参数进行相关性分析,通过注意力机制赋予相关参数注意力系数,提高辨识精度;采用门控循环神经网络进行辨识,克服梯度爆炸与泛化能力差的问题。基于某320 MW亚临界机组的历史数据进行辨识,并对比多种神经网络模型,验证了考虑参数重要程度的优越性。离线实验结果表明所提算法具有良好的泛化能力,对现场机组状态分析与在线应用具有一定的参考价值。

    2022年06期 v.49;No.220 59-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1410K]
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  • 基于阶梯式广义预测的SCR脱硝系统优化控制

    赵征;王金;马毅杰;李悦宁;

    SCR脱硝系统被控对象具有大迟延和大惯性,采用常规PID难以满足对出口NO_x含量的精准控制。为提高控制品质,提出了基于阶梯式广义预测的SCR脱硝系统优化控制。首先采用粒子群算法辨识了NO_x排放量的数学模型,其次基于模型设计了阶梯式广义预测控制器,最后将基于联合互信息的LSSVM动态软测量模型得到的NO_x生成量作为前馈,构建了基于软测量模型的前馈-反馈控制系统。结果表明:基于阶梯式广义预测的脱硝优化控制能很好的减少出口NO_x的波动,将动态软测量模型得到的NO_x生成量预测值作为前馈引入SCR脱硝控制系统,克服了测量数据存在的滞后问题,可以及时准确的控制喷氨量,实现脱硝系统的稳态经济运行。

    2022年06期 v.49;No.220 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K]
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  • 基于改进鲸鱼算法优化Bi-LSTM的脱硝系统NO_x建模

    姚宁;金秀章;李阳峰;

    针对燃煤电厂SCR脱硝系统入口NO_x浓度难以测量的问题,提出了基于改进鲸鱼算法(Improved Whale Optimization Algorithm, IWOA)优化双向长短时记忆神经网络(Bi-directional Long Short-Term Memory Neural Network, Bi-LSTM)的SCR入口NO_x浓度预测模型。利用LightGBM进行特征选择,运用最大时间周期的方法计算迟延时间;采用加入Relu层的Bi-LSTM神经网络提取时序特征,建立预测模型,并利用IWOA确定Bi-LSTM的最优超参数,最后与传统Bi-LSTM、LSTM、LightGBM预测模型进行对比验证。仿真结果表明,IWOA-Bi-LSTM模型的均方根误差、平均绝对百分比误差、平均绝对误差最小,能够实现对NO_x浓度的准确预测。

    2022年06期 v.49;No.220 76-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1440K]
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  • 基于改进证据理论的中速磨煤机故障诊断

    袁存波;田亮;

    作为锅炉的重要辅机设备,磨煤机现场工作环境复杂,各种参数的变化起伏不同,故障时其运行信号容易出现冲突、噪声和延迟等问题。针对此问题,提出了一种小波去噪重构与改进后的证据理论相结合的目标模式识别方法。首先通过故障状态时主要参数的变化确定原始证据信号并利用典型样本法来构造信度函数。在此基础上,利用峰效比和相关函数选择最佳小波基来对原始证据信号的数据进行去噪重构处理;同时,利用信度函数获得处理后证据信号数据的信度值。最后引进证据权重改进证据理论融合公式,运用改进后的证据理论进行融合得出识别结果。磨煤机实际运行结果表明,该方法能提前80 s判断磨煤机处于故障状态,有效改善信号延迟和冲突的问题,且对目标模式的支持度增加,提高了故障状态识别的准确性。

    2022年06期 v.49;No.220 84-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1197K]
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  • 混煤对二次再热锅炉汽温特性的影响

    于汭民;庞力平;段立强;

    超超临界二次再热锅炉热力系统复杂,二次再热锅炉的主蒸汽温度、一次再热蒸汽温度和二次再热蒸汽温度控制较复杂。针对某660 MW塔式二次再热锅炉在运行中不同掺烧条件下运行情况,研究二次再热机组主蒸汽和一二次再热蒸汽温度不同调温手段下变化规律。采用火电厂热力仿真软件Thermoflow和前苏联98年热力计算标准,研究燃用不同掺烧煤种时,锅炉摆动燃烧器、烟气再循环率和烟气挡板开度对该超超临界二次再热锅炉汽温特性的影响。通过针对摆动燃烧器、烟气再循环和分隔烟道挡板等调温手段对锅炉汽温特性影响,研究超超临界二次再热锅炉在不同负荷阶段,调温手段对汽温的影响特性,为实际运行控制中建立摆动燃烧器调整、烟气再循环和烟道挡板等调温手段耦合作用下二次再热锅炉调温方法,实现主蒸汽、一次再热和二次再热蒸汽温度的耦合汽温调整方法。

    2022年06期 v.49;No.220 92-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1538K]
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  • 恒温下高灰分煤泥及其混煤燃烧动力学分析

    王栋;王春波;郑菲;岳爽;许紫阳;

    为改善高灰分煤泥燃烧特性差、难以直接利用等缺点,利用恒温热重实验及动力学分析方法,研究了煤泥及其混煤的燃烧特性,并进一步探究了掺烧烟煤和贫煤、掺混比、以及反应温度等对煤泥混燃特性的影响规律。结果表明:煤泥燃烧后期受灰分阻燃效果明显,燃烧速率明显变慢,燃烧反应活化能为46.92 kJ/mol,高于贫煤而低于烟煤,表现为燃尽困难。煤泥通过掺烧HD、JZ烟煤可有效降低燃烧反应活化能,但烟煤掺入比例为75%会导致“抢风”,挥发分先燃烧消耗大量氧气,导致焦炭燃烧阶段因缺氧而造成燃烧不充分,不利于混煤的燃尽;而当HD烟煤掺入比例25%时,混煤燃烧活化能最低,着火稳定,掺烧效果最佳。相比之下,掺烧CC、SY贫煤对煤泥燃烧特性改善效果较小,且过量掺烧反而会恶化着火特性。此外,800~1 200℃区间,随着反应温度升高,燃尽时间缩短,燃烧速率升高,说明提高温度对燃烧反应存在促进作用。

    2022年06期 v.49;No.220 100-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K]
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  • 高温镍基合金烟气侧腐蚀机理研究

    薛俊杰;刘静逸;卓建坤;王晓东;刘长瑞;吕海洋;董长青;

    Inconel 740H合金作为700℃级超超临界锅炉管材的主要候选材料,对其耐腐蚀性能进行研究具有重要意义。为探究合金烟气侧腐蚀机理,本研究首先利用Fluent软件,采用非结构化网格,RNG k-ε湍流模型,对所用的气体混合器以及管式炉内的气体流动进行了模拟,研究发现N_2和CO_2在下、O_2和SO_2在上的进气方式气体混合更加均匀,对于管式炉内的石英舟,将垂直石英管方向上的两个壁面去掉,气流可与合金试样充分接触。基于模拟结果条件,本研究进一步采用涂盐法与失重法进行实验,绘制腐蚀动力学曲线分析腐蚀速率,使用XRD、EDS分析实验样品。结果表明,涂灰组合金在实验中出现了显著的腐蚀失重,而不涂灰组合金则是轻微的腐蚀增重,涂抹的合成煤灰对合金的热腐蚀具有明显的加速作用,合金表面生成的Fe_2O_3、Cr_2O_3对腐蚀有抑制作用,而涂盐组所含有的Na_2SO_4以及NaCl等物质能够破坏表面致密的氧化物层,使得合金内部进一步发生腐蚀。

    2022年06期 v.49;No.220 109-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K]
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  • 不同形状微肋阵换热特性数值分析

    李慧君;李东;张久意;陈启涵;王庆五;

    微机电系统的工作温度是限制其发展的因素之一,微通道热沉是被广泛应用于解决其散热问题的装置。针对该问题,建立了几何模型和数学模型并进行了数值计算;同时,对模型的准确性进行了验证。通过对不同热流密度和质量流速的数值计算,分析了微通道热沉的换热特性,对不同的肋片进行了综合评价,并提出了一种新的沸腾传热系数预测关联式。结果表明:相同工况下,沸腾传热系数随质量流速的增大而增大,随热流密度和肋间距的增大而减小;不同形状肋片在改变工况时沸腾传热系数的变化幅度不同;沿热沉方向肋间距为1.2 mm的圆形肋片综合性能最好;新的沸腾传热系数预测关联式的最大误差约为9.71%,具有一定的预测性。

    2022年06期 v.49;No.220 118-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1344K]
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  • 《华北电力大学学报》2022年总目次

    <正>~~

    2022年06期 v.49;No.220 127-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 817K]
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